[摘要]本文主要分析了在數字基帶傳輸系統傳輸信息的過程中，所出現的傳碼率與碼間干擾之間的關系。
　　[關鍵詞]基帶傳輸系統，仿真
　　1．數字基帶傳輸系統的構成及原理
　　目前，在實際使用的數字通信中，對于基帶傳輸系統的研究是十分有意義的。這是因為：首先，基帶傳輸系統的許多問題也是頻帶傳輸系統必須考慮的問題；其次，隨著數字通信技術的發展，基帶傳輸這種方式也有迅速發展的趨勢，目前，它不僅用于低速數據傳輸，而且還用于高速數據傳輸；最后，理論上也可以證明，任何一個采用線性調制的頻帶傳輸系統，總是可以由一個等效的基帶傳輸系統所代替。在信號傳輸過程中，對模擬信號經過信源編碼得到的信號為數字基帶信號，將這種信號經過碼型變換，直接送到信道傳輸，稱為數字信號的基帶傳輸，本文主要設計了數字基帶傳輸系統中，不同的傳碼率所產生的碼間干擾的不同。
　　在數字基帶傳輸系統中對信號的碼型的要求如下：
　　（1）有利于提高系統的頻帶利用率。
　　（2）基帶信號應不含直流分量，同時低頻分量盡量少，因為由于變壓器的接入，使信道具有低頻截止特性。
　　（3）考慮到碼型頻譜中高頻分量的影響。電纜中線對間由于電磁輻射而引起的串話會隨頻率升高而加劇，會限制信號的傳輸距離或傳輸容量。
　　（4）基帶信號應具有足夠大的定時信號供提取。
　　(5)基帶信號的傳輸碼型應具有誤碼檢測能力。
　　（6）碼型變換設備簡單，容易實現。
　　數字基帶信號傳輸系統如圖1.1所示：
　　
　　圖1.1數字基帶信號傳輸框圖
　　它主要由發送濾波器（信號形成器）、信道、接收濾波器和抽樣判決器組成。為了保證系統可靠有序地工作，還有同步系統。
　　圖中各方框的功能和信號傳輸的物理過程簡述如下：
　　（1）信道信號形成器（發送濾波器）。它的功能是產生適合信道傳輸的基帶信號波形。因為其輸入一般是經過碼行編碼器產生的傳輸碼，相應的基本波形通常是矩形脈沖，其頻譜很寬，不利于傳輸。發送濾波器用于壓縮輸入信號頻帶，把傳輸碼變換成適宜于信道傳輸的基帶信號波形。
　　（2）信道。是允許基帶信號通過的媒質，通常為有線信道，如雙絞線、同軸電纜等。信道的傳輸特性一般不滿足無失真傳輸條件，因此會引起傳輸波形的失真。恒參信道如（明線、同軸電纜、對稱電纜、光纖通道、無線電視距中繼、衛星中繼信道）對信號傳輸的影響主要是線形畸變；隨參信道如（短波電離層反射、對流層散射信道等）對信號傳輸的影響主要有多徑傳播、頻率的選擇性衰落。另外信道還會引入噪聲n（t），并假設它是均值為零的高斯白噪聲。
　　（3）接收濾波器。它用來接收信號，盡可能濾除信道噪聲和其他干擾，對信道特性進行均衡，使輸出的基帶波形有利于抽樣判決。
　　（4）抽樣判決器。則是在傳輸特性不理想及噪聲背景下，在規定時刻（由定時脈沖控制）對接收濾波器的輸出波形進行抽樣判決，以恢復或再生基帶信號。
　　（5）定時脈沖和同步提取。用來抽樣的位定時脈沖依靠同步提取電路從接收信號中提取，位定時的準確與否將直接影響判決效果。
　　2．無碼間串擾傳輸的條件
　　在基帶傳輸系統中，由于系統（主要是信道）特性不理想，接收端收到的數字基帶信號波形會發生畸變，使碼元之間互相產生干擾。此外，信號在傳輸過程中受信道加性噪聲的影響，還會使接收波形疊加上隨機干擾，造成接收端判決時發生誤碼。為了消除或減小這些干擾，必須合理地設計基帶傳輸系統，因此對系統特性和信號波形進行討論。
　　基帶傳輸系統總的傳輸特性(w)可寫為:
　　(2.1)
　　其單位沖擊響應為:
　　=(2.2)
　　接受濾波器輸出信號r（t）為:
　　(2.3)
　　式中，n=0時為理想采樣值，其余n的取值相加均為碼間干擾，為加性噪聲，n（t）經過濾波器后輸出的窄帶噪聲。抽樣判決器對r（t）進行抽樣判決，以確定所傳輸的數字信息序列。
　　滾降低通幅頻特性，實際傳輸中，不可能有絕對的基帶傳輸系統，這樣一來，不得不降低頻帶利用率，采用具有奇對稱滾降特性的低通濾波器作為傳輸網絡。
　　根據推導得出結論：只要滾降低通的幅頻特性以點C（，1/2）呈奇對稱滾降，則可滿足無碼間干擾的條件（此時仍需滿足傳輸速率=2fc）。
　　對于數字基帶傳輸，甚至數字帶通信道傳輸，另一個可能引起接收誤碼的重要因素是碼間或符號間干擾（IntersymbolInterference，ISI）。其主要原因是，窄脈沖波形序列的每一個脈沖需要很寬的信道帶寬，而有限帶寬的信道傳輸對于信號脈沖限帶后，原來發送的這些信號脈沖必然在時域流散，它們會大大超越發送時的碼元間隔。相鄰脈沖在信道中的互相“拖尾”混疊，在接受定時判決時，就可能導致誤碼。
　　分析可見，為了獲得足夠小的誤碼率，必須最大限度地減小碼間串擾及隨機噪聲的影響，這需要合理地設計基帶信號和基帶傳輸系統。從理論上說，只要合理地設計系統的傳輸特性，碼間串擾是可以消除的；但對隨機噪聲來說，只能盡量減小其影響，不能完全消除。
　　奈奎斯特對此進行了研究，提出了不出現碼間干擾的條件：當碼元間隔T的數字信號在某一理想低通信道中傳輸時，若信號的傳輸速率為（為理想低通截止頻率），則此時是傳輸系統不產生碼間干擾的最大傳碼率，且信道的頻帶利用率達到極限。當滿足這一條件時，其它碼元的拖尾振幅在對應于某一碼元響應的最大值處剛好為零。以下設計均不考慮隨機噪聲的影響。
　　3系統仿真分析
　　用軟件systemview搭建數字基帶傳輸系統仿真圖，進行仿真結果如下：
　　（1）此時設=50Hz，=100Hz，根據以上理論可知傳碼率為理論上傳碼率的最大值。仿真如下：
　　
　　圖3.1Sink3和Sink8模塊發送和接收到的碼元波形
　　
　　圖3.1說明：最終接收到的信號經過和原始信號的比較，發現沒有發生碼元的判決錯誤，即使加入一定的噪聲仍然能正常傳輸，沒有出現碼間干擾。
　　（2）若=50Hz，Rb=110bps，仿真結果如下：
　　
　　圖3.2發送和接收到的碼元信號
　　圖3.2說明：當輸入信號的波特率為110bps時，此時的條件已不滿足奈奎斯特第一準則，重新運行系統后，可觀察到信號傳輸錯誤。接收到的信號在原始傳輸的0.2s和0.3s時發生碼元的判決錯誤。當輸入信號的波特率大于100bps時結果說明：此時的條件不滿足奈奎斯特第一準則，重新運行系統后，可觀察到信號發生傳輸錯誤。如果輸入信號的波特率比100bps大的多接收到的信號大部分發生碼元判決錯誤，這就是傳碼率與碼間干擾的關系。
　　參考文獻：
　　[1]SystemView通信仿真開發手冊孫屹國防工業出版社2004；
　　[2]通信原理（第6版）樊昌信，曹麗娜國防工業出版社2007；